用于将传感器连接到智能设备的完整系统技术方案

公开了一种能够将各种各样的传感器连接到智能设备的系统，并且借助于合适的软件应用或应用处理器，允许传感器获取的信息显示在智能设备上。本发明专利技术的系统的两个基本实施方式描述为—经由现有端口之一连接到智能设备的外部单元以及在某些情况下利用设备的一些现有部件的内部单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将传感器连接到智能设备的完整系统
本专利技术涉及智能移动通信设备的领域。具体地，本专利技术涉及用于将各种类型的外部传感器连接到便携式智能通信设备的系统。
技术介绍
传感器是将来自物理世界的事件转换成适合于进一步处理的电信号的设备，其最终通过向用户提供有用信息而结束。来自传感器的电信号的调节和处理是获得由传感器提供的信息的关键部分，因为这些信号可能非常小并且由于当今具有许多干扰源(诸如电子设备、车辆以及移动电话)的环境而容易被破坏。许多不同传感器的模拟或数字输出可以是被具有不同范围的电压或电流驱动的，例如，从-500V到+500V、-10Amps到+10Amps以及从0.1Hz到几Ghz的宽范围频率。关于传感器的输出电子器件的复杂性，在规模的一端存在包括具有滤波器的放大器的传感器。在另一端，存在传感器具有全信号调节前端、中间模拟信号处理、ADC、可能的微控制器单元(MCU)以及有时甚至更多功能。智能移动通信设备本质上是小型计算机，其大多数时间被连接到互联网并由消费者携带。例如，它们包括商业上可获得的智能手机和移动设备，诸如IPOD、MP4、具有AppleIOS、MicrosoftWindows或GoogleAndroid操作系统的平板电脑，具有无线通信能力诸如WI-FI、LTE、4G、5G或更新一代的能力的设备。为简洁起见，任何现有的智能移动通信设备和将在未来设备中发展的任何类似设备在下文中将累积地称为“智能设备”。智能设备正在不断发展，并且不断向用户呈现使它们有用的新方法。这些智能设备的一个有用的附加是将外部传感器连接到设备并且然后利用智能设备或传感器中下载或安装的软件应用在智能设备的屏幕上显示传感器的输出的方法。然而，由于不同传感器的读数范围非常大，因此难以将它们直接连接到智能设备用于读取或用于提供有用信息。本专利技术的目的是提供一种简化设置，其桥接外部传感器和智能设备之间的空白(gap，间隙，缺口)。随着描述的进行，本专利技术的另外的目的和优点将显现。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术是一种用于将传感器连接到智能设备的系统。该系统包括智能设备、智能设备上的软件应用以及可配置的模拟前端(AFE)。可配置AFE的部件可以被配置以数字化来自几种不同类型的外部传感器的信号。在本专利技术的系统的实施方式中，可配置AFE包括许多部件的集合，并且将特定传感器连接到可配置AFE，启动智能设备上的应用的执行，其被编程为选择适当的部件并在它们之间布置连接以形成适合该传感器的AFE电路。在本专利技术的系统的实施方式中，可配置AFE的一个或多个部件被实现为ASIC。在本专利技术的系统的实施方式中，可配置AFE是通过智能设备的现有端口之一连接的或连接到专用于外部传感器应用的新端口的外部部件。在本专利技术的系统的实施方式中，可配置AFE是智能设备的内部部件，并且传感器通过智能设备上的任何标准端口或经由专用于传感器的新端口连接到AFE。在本专利技术的系统的实施方式中，提供了专用端口和描述电压、电流、占空比和同步中的至少一个的范围的通用协议，并且不同类型的外部传感器适于满足该协议。在本专利技术的系统的实施方式中，可配置AFE经由以下总线协议之一编程：并行、串行外设接口(SPI)、通用串行总线和内部集成电路(I2C)。在本专利技术的系统的实施方式中，系统的可配置AFE被配置为从单向传感器接收信号或从双向传感器接收信号并向双向传感器发送信号或者从单向传感器接收信号和从双向传感器接收信号并向双向传感器发送信号两者。在本专利技术的系统的实施方式中，单向传感器选自包括以下的组：音频传感器、热传感器、温度传感器、电化学传感器和光传感器。在本专利技术的系统的实施方式中，双向传感器是超声传感器。在本专利技术的系统的实施方式中，可配置AFE包括具有采样率的ADC，具有足够高的已知固定频率，使得来自传感器的任何输入信号将具有小于该频率的一半的频率。在本专利技术的系统的实施方式中，可配置AFE包括具有采样率的ADC，其可以被调谐为是来自连接到AFE的特定传感器的信号的频率的至少两倍。在本专利技术的系统的实施方式中，可配置AFE的硬件部件的至少一些功能由智能设备上的应用处理器中的软件实现。在第二方面，本专利技术是一种智能设备，包括可配置的内部模拟前端(AFE)，软件应用，和至少一个端口，通过其发射和/或接收有用数据的至少两种不同类型的传感器的输出可以连接到AFE。软件应用控制可配置AFE的配置以形成适合于至少两个传感器中的每一个的AFE电路。在本专利技术的智能电话的实施方式中，应用处理器，软件应用，和至少一个端口，通过其可以连接传感器以读取传感器数据，其中当传感器连接到端口时，软件应用识别传感器的类型，数据被软件应用和应用处理器的集成部分的可配置AFE处理，并且然后显示在智能设备的屏幕上。在本专利技术的智能电话的实施方式中，软件应用识别传感器的类型并配置可配置AFE以形成适合于传感器的AFE电路。在本专利技术的智能电话的实施方式中，可配置AFE的至少一些硬件部件与智能设备的应用处理器集成在单个ASIC中。在本专利技术的智能电话的实施方式中，可配置AFE的硬件部件的至少一些功能由应用处理器中的软件实现。参照附图，通过以下对其实施方式的说明性和非限制性描述，将进一步理解本专利技术的所有上述和其他特性和优点。附图说明—图1是示出智能手机的基本物理部件的框图；—图2象征性地示出了本专利技术的系统；—图3象征性地示出了模拟前端中常见的主要构建块；—图4示意性地示出了可用于调节由数字无线电接收器发出的音频信号的模拟前端的示例；—图5示意性地示出了与热传感器使用的AFE的实施方式的主要部件；—图6示意性地示出了与发射/接收超声换能器使用的AFE的实施方式的主要部件；—图7示意性地示出了与电化学传感器使用的AFE的实施方式的主要部件。—图8示意性地示出了与光检测器使用以测量环境光的AFE；以及—图9示意性地示出了可编程AFE，其在单个基板上与智能设备的部件一起创建。具体实施方式本专利技术是一种能够将各种各样的传感器连接到智能设备的系统，并且借助于合适的软件应用或应用处理器，允许传感器获取的信息显示在智能设备上。本专利技术的系统的两个基本实施方式将描述为--经由现有端口之一连接到智能设备的外部单元以及在某些情况下利用设备的一些现有部件的内部单元。为了说明本专利技术，已经选择智能手机作为代表性智能设备。然而，要理解，本专利技术的系统可以在必要的变更后适于将任何智能设备(无论是目前可用的还是将来发展的)以与本文关于智能手机所讨论的相同方式耦合到外部传感器。图1是示出智能手机的基本物理部件的框图。该图非常简化并且基本上仅示出了电话功能，但是对于理解本专利技术的目的而言是足够的。无线电部分10包括发射电路，其经由功率放大器电路12和带通滤波器开关14将信号发送到天线16，其将它们广播到另一用户的智能手机。无线电部分10还包括接收电路，其接收由天线16收集的并由带通滤波器开关14滤波的信号。模拟基带部分18包括：用于转换和处理模拟到数字和数字到模拟信号的电路；包括将来自电池的电力分配到电话中的其他电路的电力分配电路的电力管理电路；以及电路基于充电电路20，其从外部源获取电力并使用其为智能手机的电池充电。模拟基带部分18还包括音频编解码器部分，其操作和处理来自麦克风22并且到扬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将传感器连接到智能设备的系统，所述系统包括智能设备、所述智能设备上的软件应用以及可配置的模拟前端(AFE)；其中，可配置AFE的部件被配置以数字化来自几种不同类型的外部传感器的信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.24 IL 2447461.一种用于将传感器连接到智能设备的系统，所述系统包括智能设备、所述智能设备上的软件应用以及可配置的模拟前端(AFE)；其中，可配置AFE的部件被配置以数字化来自几种不同类型的外部传感器的信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可配置AFE包括许多部件的集合，并且所述智能设备上的所述应用被编程为选择适当的部件并布置它们之间的连接以形成适合于特定传感器的AFE电路，其中当所述特定传感器连接到所述可配置AFE时启动所述应用的执行发生。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述可配置AFE的一个或多个所述部件被实现为ASIC。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可配置AFE是通过所述智能设备的现有端口之一连接的或连接到专用于外部传感器应用的新端口的外部部件。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可配置AFE是所述智能设备的内部部件，并且所述传感器通过所述智能设备上的任何标准端口或经由专用于传感器的新端口连接到AFE。6.根据权利要求5所述的系统，其中，提供了专用端口和描述电压、电流、占空比和同步中的至少一个的范围的通用协议，并且不同类型的外部传感器适于满足该协议。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可配置AFE经由以下总线协议之一编程：并行、串行外设接口(SPI)、通用串行总线和内部集成电路(I2C)。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统的所述可配置AFE被配置为从单向传感器接收信号或从双向传感器接收信号并向所述双向传感器发送信号，或者从单向传感器接收信号和从双向传感器接收信号并向所述双向传感器发送信号两者。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述单向传感器选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉扎尔·索南夏因，
申请(专利权)人：皮尔森莫有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL